Закон Клаузиуса
В изолированной системе вся теплота идет на увеличение энтропии ( S)
Q =T S |
|
S Q |
[Дж/моль град] |
|
|
T |
|
S характеризует непроизводительную энергию, которая рассеивается в виде тепла (не может быть использована на совершение полезной работы) η
(КПД) < 100 %
Энтропия
расширение
S1 |
< |
S2 |
S |
1) W1 |
< |
W2 |
W |
2) работоспособность |
↓работоспособность |
||
Закон Больцмана
Система самопроизвольно стремится к менее упорядоченному ( S) и более вероятному состоянию ( W)
Закон Больцмана
S = KБ ℓn W
Расчеты энтропии
1) По закону Гесса
S = Σ Si (для многостадийных реакций)
2) по I следствию из закона Гесса
S0 = Σ n·S0 продуктов - Σ n·S0реагентов
с учетом коэффициентов!
стандартные условия: С = 1 моль/л
Р = 101 кПа Т = 2980 К
Свободная энергия Гиббса
Изобарно-изотермический потенциал GG – мера полезной работы
При совершении системой работы G
А= - G
IIначало ТД для закрытых систем
При Р,Т =const в системе самопроизвольно протекает процесс с G (3ий критерий)
G <0
II начало ТД для закрытых систем
G |
= H - |
T S |
полезная |
общий |
бесполезная |
работа |
запас Е |
энергия |
G учитывает соотношение энтальпийного и энтропийного факторов Н и S
Согласованное действие
Н |
S |
|
G |
|
|
|
|
<0 экзо |
> 0 |
<0 |
при любой t0 cамопроизвольно |
(-) |
(+) |
С6Н12О6 (тв) +6О2(г) 6СО2(г) + 6Н2О(ж) |
|
|
|
|
|
>0 эндо |
< 0 |
> 0 |
невозможен самопроизвольно |
|
|
6СО2(г) + 6Н2О (ж) С6Н12О6 (тв) +6О2(г) |
|
|
|
|
|
Несогласованное действие
|
Н |
S |
|
G, |
cамопроизвольно |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
при l Нl > lT Sl |
||
<0 экзо |
< 0 |
|
<0 при низкой t0 |
|||
способствует |
|
|
Н2О (ж) → Н2О (тв) |
|||
|
|
|
|
|||
>0 эндо |
> 0 |
|
при l Нl < lT Sl |
|||
|
|
способствует |
<0 при высокой t |
|||
|
|
|
|
|
Н2О (ж) → Н2О (газ) |
|
|
|
|
|
Расчет G |
||
1) |
по II началу ТД |
G = |
H - |
T S |
||
2) |
по закону Гесса |
G = Σ Gi |
(по стадиям) |
|||
3) |
по I cледствию из закона Гесса |
|||||
|
|
G0 = Σ n G0 |
- |
Σn G0 |
||
|
|
|
|
продуктов |
реагентов |
|
Биоэнергетика
изучает превращения Е в биохимических
процессах (in vivo) 
Особенности организма
1)Открытая система в стационарном состоянии
2)Принцип Пригожина S/ t, G/ t 0
длительное сохранение работоспособности
3)Условия реакций in vivo:
Р= 101 кПа
Т = 370С +273 = 3100К С ≠ 1 моль/л
Биохимический потенциал G01 
Процессы по G01
1) Экзэргонические
G01 < 0 (самопроизвольные)
1.Окислительное расщепление пищи (гликолиз)
2.Цикл Кребса
3.Гидролиз макроэргических связей фосфорилированных соединений (АТФ,
креатинфосфат, ацетилфосфат) АТФ+Н2О АДФ+Н3РО4
2) Эндэргонические
G01 > 0 (требуют Е)
1.Фотосинтез
2.Биосинтез Н.К., Б, Ж, У
3.Механическая работа, спорт
4.Передача нервного импульса
5.Хранение информации
6.Транспорт веществ через клеточную мембрану
7.Синтез АТФ:
АДФ + Н3РО4 → АТФ + Н2О